Vorrichtung und Verfahren zur Bereitstellung elektrischer Energie

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bereitstellung von elektrischer Energie für elektrisch betreibbare Fahrzeuge mit mindestens einem Steckelement, wobei das mindestens eine Steckelement leitend mit einer ortsfesten Versorgungsleitung verbunden ist und über ein Gegensteckelement mit einem Energiespeicher des Fahrzeugs verbindbar ist, mit mindestens einer Schalteinrichtung zum individuellen Ein- und Ausschalten des mindestens einen Steckelements und mit einer Steuereinrichtung, welche datentechnisch mit dem mindestens einen Steckelement und mit der Schalteinrichtung zusammenwirkt, wobei die Steuereinrichtung eine zentrale Steuereinheit und eine zu der Anzahl der Steckelemente korrespondierende Anzahl von dezentralen Steuereinheiten aufweist, wobei jedem Steckelement eine dezentrale Steuereinheit zugeordnet ist und wobei die zentrale Steuereinheit mit allen dezentralen Steuereinheiten datentechnisch verbunden ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bereitstellung von elektrischer Energie für elektrisch betreibbare Fahrzeuge mit mindestens einem Steckelement, wobei das mindestens eine Steckelement leitend mit einer ortsfesten Versorgungsleitung verbunden ist und über ein Gegensteckelement mit einem Energiespeicher des Fahrzeugs verbindbar ist, mit mindestens einer Schalteinrichtung zum individuellen Ein- und Ausschalten des mindestens einen Steckelements und mit einer Steuereinrichtung, welche datentechnisch mit dem mindestens einen Steckelement und mit der Schalteinrichtung zusammenwirkt.

[0002] Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer elektrische Energie für elektrisch betreibbare Fahrzeuge bereitstellenden Vorrichtung.

[0003] Gattungsgemäße Vorrichtungen werden als Ladestationen in zunehmender Zahl beispielsweise auf Parkplätzen oder in der heimischen Garage installiert, um elektrisch betreibbare Fahrzeuge, insbesondere mit einem Elektromotor und einem Verbrennungsmotor ausgestattete Hybridfahrzeuge oder reine Elektrofahrzeuge, mit elektrischer Energie zu versorgen. Derartige Vorrichtungen weisen heute eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Ladestation und ihrer Funktionskomponenten. Aus der DE 10 2009 034 887 A1 ist bekannt, die Steuereinrichtung mit einem zentralen Rechenmodul auszustatten. Das zentrale Rechenmodul wirkt mit einem Energiemengenzähler, einer Kommunikationseinheit, einem an ein elektrisches Versorgungsnetz angeschlossenen Steckelement sowie dem Steckelement zugeordneten Sicherungs- und Überwachungseinrichtungen zusammen. Das Rechenmodul verarbeitet die von diversen Sensoren ermittelten bzw. über die Kommunikationseinheit empfangenen Daten und trägt Sorge dafür, dass die Ladestation sicher betrieben werden kann. Kommt es zu einem Ausfall des zentralen Rechenmoduls, fällt die Ladestation aus.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie für elektrisch betreibbare Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass die Verfügbarkeit verbessert wird. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für den sicheren Betrieb einer verbesserten Vorrichtung anzugeben.

[0005] Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung eine zentrale Steuereinheit und eine zu der Anzahl der Steckelemente korrespondierende Anzahl von dezentralen Steuereinheiten aufweist, wobei jedem Steckelement eine dezentrale Steuereinheit zugeordnet ist und wobei die zentrale Steuereinheit mit allen dezentralen Steuereinheiten datentechnisch verbunden ist.

[0006] Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch das Vorsehen einer Mehrzahl von Steuereinheiten hardwareseitig eine Redundanz geschaffen wird mit der Folge, dass der Ausfall einer Steuereinheit durch die weiter fehlerfrei arbeitenden anderen Steuereinheiten ausgeglichen werden kann oder sicher erkannt wird. Beispielsweise bemerkt der Kunden keine Beeinträchtigung, wenn die zentrale Steuereinheit kurzzeitig ausfällt und neu startet werden muss und die dezentrale Steuereinheiten den Ladevorgang in der Zwischenzeit aufrecht erhalten. Der Ausfall einer einzigen Steuereinheit führt daher nicht zu einem dauerhaften Ausfall oder zu einer für einen Kunden wahrnehmbaren Beeinträchtigung der Funktion der Vorrichtung. Zudem können sich die Steuereinheiten wechselseitig überwachen, so dass ein Ausfall sicher erkannt wird.

[0007] Darüber hinaus ist eine hierarchische Systemstruktur mit einer zentralen Steuereinheit und den Steckelementen zugeordneten dezentralen Steuereinheiten vorgesehen. Die hierarchische Struktur ist für den Betrieb einer Vorrichtung mit mehr als einem Steckelement besonders geeignet, da zentrale Programmroutinen zum Betrieb der Vorrichtung von der zentralen Steuereinheit ausgeführt werden können. Demgegenüber können für die Ansteuerung der einzelnen Steckelemente erforderliche Programmroutinen durch die dezentralen Steuereinheiten ausgeführt werden.

[0008] Zur Verbindung der Ladestation mit dem elektrisch betreibbaren Fahrzeug kann ein externes Ladekabel vorgesehen sein, welches mit dem Steckelement der Ladestation einerseits und dem Gegensteckelement des Fahrzeugs andererseits verbunden wird. Typischerweise sind das Steckelement der Ladestation und das Gegensteckelement des Fahrzeugs hierbei als Steckdosen ausgebildet; das externe Ladekabel weist üblicherweise an den beiden Endseiten desselben in die Steckdosen einsetzbare Stecker auf. Ebenfalls ist bekannt, dass das Ladekabel als ein integriertes Ladekabel fester Bestandteil der Ladestation ist. An einem einzigen freien Ende des Ladekabels ist in diesem Fall üblicherweise eine Kupplung als Steckelement vorgesehen, welche in eine als Gegensteckelement dienende Steckdose des Fahrzeugs einsetzbar ist. Insofern kann die Ladestation entweder über ein externes Ladekabel oder über das integrierte interne Ladekabel mit dem Fahrzeug verbunden werden.

[0009] Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind ein Rechenmodul der zentralen Steuereinheit und ein Rechenmodul der dezentralen Steuereinheit derart ausgestaltet, dass gleichartige Programmroutinen zum Betrieb der Vorrichtung wahlweise auf dem Rechenmodul der zentralen Steuereinheit und/oder auf dem Rechenmodul der dezentralen Steuereinheit ausführbar sind. Beispielsweise können sicherheitskritische Programmroutinen sowohl von der zentralen Steuereinheit als auch von der dezentralen Steuereinheit ausgeführt und die Ergebnisdaten verglichen werden, um eine Redundanz zu schaffen und Fehlfunktionen vorzubeugen. Gleichartige Programmroutinen führen insofern die gleiche Aufgabe aus. Eine Identität der Programmroutine, insbesondere hinsichtlich des Quellcodes oder der Programmiersprache, ist nicht zwingend. Beispielsweise können in der zentralen Steuereinheit und in den dezentralen Steuereinheiten identische Rechenmodule vorgesehen sein.

[0010] Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die zentrale Steuereinheit einen Sicherheitsdatenspeicher auf, der derart ausgebildet ist, dass in dem Sicherheitsdatenspeicher Ergebnisdaten von Programmroutinen abgelegt werden, die von der dezentralen Steuereinheit ausgeführt worden sind. Ferner weist wenigstens eine dezentrale Steuereinheit einen Sicherheitsdatenspeicher auf, der derart ausgelegt ist, dass in dem Sicherheitsdatenspeicher Ergebnisdaten von Programmroutinen abgelegt werden, die von der zentralen Steuereinheit ausgeführt worden sind. Vorteilhaft können Ergebnisdaten schnell verglichen und verifiziert werden mit der Folge, dass Fehlfunktion sicher erkannt und Maßnahmen zur Behebung der Fehlfunktion eingeleitet werden können. Zudem kann durch die wechselseitige Bereitstellung der Ergebnisdaten in den Steuereinheiten ein Vergleich auch durchgeführt werden, wenn eine Steuereinheit vorübergehend ausgefallen und momentan neu gestartet wird.

[0011] Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine zu der Anzahl der Steckelement korrespondierende Anzahl von Messeinheiten vorgesehen, die mit der zentralen Steuereinheit zusammenwirken und dazu dienen, den Iststrom zu messen, der jeder einzelnen Steckelement zugeführt wird. Beispielsweise können die Messeinheiten als Strommesseinheiten oder als Leistungsmesseinheiten ausgebildet sein. Vorteilhaft besteht hierdurch die Möglichkeit, den Ladestrom direkt oder indirekt zu überwachen und im Fehlerfall Maßnahmen zur Sicherung des Systems zu veranlassen, so dass sich die Sicherheit erhöht.

[0012] Zur Lösung der Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren durch die Verfahrensschritte des Patentanspruchs 6 gekennzeichnet.

[0013] Vorteilhaft wird hierdurch sichergestellt, dass - sofern vorhanden - weder ein externes Ladekabel noch die Vorrichtung beschädigt werden und dass die Versorgungsleitung nicht unzulässig belastet ist. Der versorgungsleitungsseitig maximal zulässige Ladestrom wird beispielsweise von extern an die Steuereinrichtung der Ladestation gesendet. Beispielsweise kommuniziert eine zentrale Steuereinheit der Steuereinrichtung zu diesem Zweck mit einem dem Versorgungsnetz zugeordneten Serviceeinheit. Der vorrichungsseitig maximale Ladestrom kann als konstanter Wert in einem Datenspeicher der Steuereinrichtung abgespeichert sein.

[0014] Üblicherweise wird der so von der Steuereinrichtung ermittelte Sollladestrom bzw. maximale Ladestrom an das Fahrzeug übertragen. Eine in dem Fahrzeug vorgesehene Steuerung ist so ausgelegt, dass der von dem Fahrzeug gezogene Ladestrom den maximalen Ladestrom nicht überschreitet und alle Komponenten vor einer Beschädigung geschützt werden.

[0015] Der Sollladestrom kann regelmäßig neu bestimmt werden, da der versorgungsleitungsseitig maximal zulässige Ladestrom z.B. infolge der Belastung der Versorgungsleitung durch andere Abnehmer als der Vorrichtung selbst starken Schwankungen unterliegen kann. Beispielsweise kann aus einer mit der Belastung der Versorgungsleitung variierenden Netzfrequenz auf den versorgungsleitungsseitig maximal zulässigen Ladestrom geschlossen werden. Beispielsweise kann der Sollladestrom von einer einzigen Steuereinheit bestimmt werden.

[0016] Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden der Sollladestrom, der versorgungsleitungsseitig maximal zulässige Ladestrom, der vorrichtungsseitig maximal zulässige Ladestrom bzw. der ladekabelseitig maximal zulässige Ladestrom von einer ersten Steuereinheit und von einer zweiten Steuereinheit der Vorrichtung separat bestimmt, miteinander verglichen bzw. abgespeichert. Vorteilhaft kann der Sollladestrom unabhängig von zwei oder mehr Steuereinheiten bestimmt werden, so dass eine Redundanz geschaffen wird und eine Fehlfunktion, die die Betriebssicherheit beeinflusst oder zu einem Hardwaredefekt führen kann, vermieden wird. Kommt es beispielsweise zur Bestimmung abweichender Sollladeströme, kann auf den Defekt wenigstens einer Steuereinheit geschlossen und eine Steuereinheit abgeschaltet bzw. neu gestartet werden. Insbesondere kann die Information über den Sollladestrom als sicherheitskritischer und funktionsrelevanter Betriebsparameter in der ersten Steuereinheit (zentrale Steuereinheit) und in der zweiten Steuereinheit (dezentrale Steuereinheit) abgespeichert werden.

[0017] Kerngedanke der Erfindung ist es, dass die Sicherheit der Vorrichtung durch die Schaffung einer hardwareseitigen und softwareseitigen Redundanz grundlegend erhöht wird. Einer Fehlfunktion der Vorrichtung ist hierdurch in besonders effektiver Weise vorgebeugt.

[0018] Die Steuereinheiten können zudem unterschiedliche Aufgaben wahrnehmen. Beispielsweise kann die erste Steuereinheit als eine zentrale Steuereinheit und die zweite Steuereinheit als eine dezentrale Steuereinheit eines mit einer elektrischen Versorgungsleitung elektrisch leitend verbundenen Steckelements ausgebildet sein. Die dezentrale Steuereinheit kann beispielsweise mit dem elektrisch betreibbaren Fahrzeug kommunizieren, etwa via PWM-Signal oder Power Line Kommunikation (PLC). Die zentrale Steuereinheit kann beispielsweise via TCP/IP-Kommunikation mit einer übergeordneten Serviceeinheit, dem Netzbetreiber oder anderen Ladestationen kommunizieren.

[0019] Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden in dem Ladekabel kodiert gespeicherte Kenndaten in der ersten Steuereinheit und in der zweiten Steuereinheit dekodiert. Die dekodierten Daten der ersten Steuereinheit und der zweiten Steuereinheit werden miteinander verglichen. Vorteilhaft wird hierdurch sichergestellt, dass auch die Kenndaten des Ladekabels durch zwei unabhängige Instanzen (Steuereinheiten) bestimmt werden und redundant vorliegen. Auf Basis des Vergleichsergebnisses können dann adäquate Maßnahmen veranlasst werden.

[0020] Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden als Kenndaten Informationen über eine ladekabelseitig maximal zulässigen Ladestrom widerstandskodiert empfangen. Wird das Ladekabel mit einem unzulässig hohen Ladestrom beaufschlagt, kann es zu einer Überlastung des Ladekabels kommen mit der Folge, dass das Ladekabel irreparabel geschädigt ist. Es ist daher essentiell wichtig, dass der maximal zulässige Ladestrom von beispielsweise 13 Ampere, 20 Ampere, 32 Ampere oder 64 Ampere nicht überschritten wird. Da jedoch zugleich die Ladedauer mit steigendem Ladestrom reduziert wird, soll nicht mit einem unnötig geringen Ladestrom geladen werden. Demzufolge ist das Erkennen des ladekabelseitig maximal zulässigen Ladestroms von erheblicher Bedeutung. Die Information über den ladekabelseitig maximal zulässigen Ladestrom ist üblicherweise in den endseitig vorgesehenen Steckern des Ladekabels widerstandskodiert abgelegt.

[0021] Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird der von der ersten Steuereinheit ein über eine Messeinheit ermittelter Istladestrom mit dem Sollladestrom verglichen. Bei einer unzulässig großen Abweichung wird eine Anpassung des Sollladestroms an den Istladestrom veranlasst oder der Ladevorgang unterbrochen wird. Beispielsweise wird der Ladevorgang unterbrochen, indem die Spannung abgeschaltet wird. Ebenfalls kann der Istladestrom angepasst werden, indem von der Ladestation an das Fahrzeug ein verändertes Istladestrom-Signal übertragen wird. Beispielsweise können die erste Steuereinheit als zentrale Steuereinheit und die zweite Steuereinheit als eine dezentrale Steuereinheit der Vorrichtung ausgebildet sein. In diesem Fall kann die zentrale Steuereinheit den Istladestrom messen, und die dezentrale Steuereinheit kann die Kommunikation mit dem Fahrzeug abwickeln. Insofern überprüft die zentrale Steuereinheit anhand der Strommessung, ob der von der dezentralen Steuereinheit an das Fahrzeug übermittelte Sollladestrom korrekt eingehalten wird.

[0022] Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden eine einwandfreie Funktion der ersten Steuereinheit und eine einwandfreie Funktion der zweiten Steuereinheit mittels Prüfroutinen überprüft. Nicht einwandfreie arbeitende Steuereinheiten werden deaktiviert oder neu gestartet (resettet). Vorteilhaft kann durch die Deaktivierung bzw. den Neustart nicht einwandfrei arbeitender Steuereinheiten einer unerwünschten bzw. sicherheitskritischen Fehlfunktion der Vorrichtung vorgebeugt werden. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn sich bei redundant ausgeführten Programmroutinen unzulässige Abweichungen zeigen. Darüber hinaus kann die Verfügbarkeit der einzelnen Steuereinheiten mittels unabhängiger Programmroutinen kontinuierlich überwacht werden, um etwa den Ausfall einzelner Steuereinheiten zeitnah zu erkennen. Dies kann beispielsweise über geeignet ausgebildete Hand-Shake-Signale, welche zwischen den Steuereinheiten ausgetauscht werden, bewirkt werden.

[0023] Beispielsweise kann die Steuereinrichtung so ausgebildet sein, dass die zentrale Steuereinheit als erste Steuereinheit die zweite, dezentrale Steuereinheit resetten kann. Es muss nicht zwingend vorgesehen sein, dass die zweite Steuereinheit die erste Steuereinheit resetten kann.

[0024] Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

[0025] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

[0026] Es zeigen:

Figur 1

eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Figur 2

ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

[0027] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Figur 1 ist nach Art einer Ladesäule ausgebildet. Die Vorrichtung umfasst als wesentliche Komponenten zwei mit einer elektrischen Versorgungsleitung 1 über individuelle Zuführleitungen 2, 3 elektrisch leitend verbundene Steckelemente 4, 5, eine Schalteinrichtung 6 zum individuellen Ein- und Ausschalten der Steckelemente 4, 5 sowie eine Steuereinrichtung 7, die datentechnisch mit den zwei Steckelementen 4, 5 und mit der Schalteinrichtung 6 zusammenwirkt.

[0028] Derartige Ladesäulen werden beispielsweise auf öffentlichen Parkplätzen bereitgestellt, um einen elektrischen Energiespeicher eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs zu laden. Hierzu wird ein mit dem Energiespeicher des Fahrzeugs elektrisch leitend verbundenes externes Ladekabel 8 mit einem Steckelement 4 der Ladesäule verbunden. Die Steuereinrichtung 7 detektiert das an das Steckelement 4 angesetzte Ladekabel 8 und legt eine Spannung an das Steckelement 4 an, indem die Schalteinrichtung 6 betätigt wird. Um die Steckelemente 4, 5 individuell ein- und ausschalten zu können, weist die Schalteinrichtung 6 einen ersten Schalter 9 und einen zweiten Schalter 10 auf. Die Schalter 9, 10 können von der Steuereinrichtung 7 individuell betätigt werden.

[0029] Die Steuereinrichtung 7 weist eine Mehrzahl von Steuereinheiten 11, 12, 13 auf. Eine erste Steuereinheit 11 ist als eine zentrale Steuereinheit 11 ausgebildet. Weitere Steuereinheiten 12, 13 sind als dezentralen Steuereinheiten 12, 13 ausgebildet. Jede dezentrale Steuereinheit 12, 13 ist genau einem Steckelement 4, 5 zugeordnet. Die zentrale Steuereinheit 11 ist datentechnisch verbunden mit den dezentralen Steuereinheiten 12, 13 und der Schalteinrichtung 6. Über die dezentralen Steuereinheiten 12, 13 kommuniziert die zentralen Steuereinheit 11 zudem indirekt mit den Steckelementen 4, 5. Jede dezentrale Steuereinheit 12, 13 ist datentechnisch direkt mit dem ihr zugeordneten Steckelement 4, 5 sowie der zentralen Steuereinheit 11 verbunden. Über die zentrale Steuereinheit 11 sind die dezentralen Steuereinheiten 12, 13 zudem indirekt mit der Schalteinrichtung 6 datentechnisch gekoppelt. Die Vorrichtung ist so ausgelegt, dass die indirekte Kommunikation über eine zwischengeschaltete Funktionskomponente auch dann erhalten bleibt, wenn die zwischengeschaltete Funktionskomponente ausfällt.

[0030] Die Steuereinheiten 11, 12, 13 weisen jeweils ein Rechenmodul 14, 15, 16 sowie einen Sicherheitsdatenspeicher 17, 18, 19 auf. Das der zentralen Steuereinheit 11 zugeordnete Rechenmodul 14 und die den dezentralen Steuereinheiten 12, 13 zugeordneten Rechenmodule 15, 16 können baugleich ausgebildet sein. Der Sicherheitsdatenspeicher 17 der zentralen Steuereinheit 11 und die Sicherheitsdatenspeicher 18, 19 der dezentralen Steuereinheiten 12, 13 können ebenfalls baugleich sein.

[0031] Die zentrale Steuereinheit 11 ist datentechnisch verbunden mit zwei Messeinheiten 20, 21, welche den Zuführleitungen 2, 3 der Steckelemente 4, 5 zugeordnet sind. Die Messeinheiten 20, 21 dienen dazu, einen durch die Zuführleitungen 2, 3 fließenden Istladestrom - nach Steckelementen 4, 5 getrennt - zu erfassen. Die dezentralen Steuereinheiten 12, 13 sind über die zentrale Steuereinheit 11 indirekt mit den Messeinheiten 20, 21 gekoppelt.

[0032] Während des Betriebs der Ladestation führt die Steuereinrichtung 7 diverse Programmroutinen aus. Einzelne Programmroutinen werden hierbei von der zentralen Steuereinheit 11 ausgeführt. Insbesondere können dies übergeordnete Programmroutinen sein, beispielsweise Routinen zur Betätigung einer nicht dargestellten Kommunikationseinheit, über die die Ladestation mit einem Betreiber der Vorrichtung kommuniziert. Andere Programmroutinen werden dezentral in den dezentralen Steuereinheiten 12, 13 ausgeführt. Beispielsweise werden Programmroutinen, welche einen Ladevorgang über das Steckelement 4 betreffen, von der dem Steckelement 4 zugeordneten dezentralen Steuereinheit 12 ausgeführt. Insbesondere kann die Kommunikation mit dem Fahrzeug von der dezentralen Steuereinheit 12 durchgeführt werden.

[0033] Einzelne von der zentralen Steuereinheit 11 ausgeführte Programmroutinen liefern Ergebnisdaten, welche in den Sicherheitsdatenspeichern 18, 19 der dezentralen Steuereinheiten 12, 13 abgelegt werden. Ebenso werden Ergebnisdaten von Programmroutinen der dezentralen Steuereinheiten 12, 13 in dem Sicherheitsdatenspeicher 17 der zentralen Steuereinheit 11 abgelegt.

[0034] Für den sicheren Betrieb der Vorrichtung kritische Programmroutinen (Sicherheitsroutinen) bzw. für die Kontrolle der Funktion der Steuereinheiten 11, 12, 13 besonders geeignete Programmroutinen (Prüfroutinen) können von der zentralen Steuereinheit 11 und von wenigstens einer dezentralen Steuereinheit 12, 13 ausgeführt. Anhand der sowohl in den Sicherheitsdatenspeicher 17 der zentralen Steuereinheit 11 als auch der Sicherheitsdatenspeichern 18, 19 der dezentralen Steuereinheiten 12, 13 bereitstehenden Ergebnisdaten können die Ergebnisse der SIcherheits- und/oder Prüfroutinen besonders schnell und sicher verglichen werden. Sofern die Sicherheitsroutinen bzw. Prüfroutinen zu einem gleichen Ergebnis führen, wird auf eine korrekte Funktion aller Steuereinheiten 11, 12, 13 geschlossen. Kommt es jedoch zu Abweichungen bei der Ausführung der Kontroll- bzw. Sicherheitsroutinen, wird dies als Hinweis auf eine nicht einwandfreie Funktion wenigstens einer Steuereinheit 11, 12, 13 gewertet. In diesem Fall können weitere Prüfroutine durchgeführt werden zur Identifikation einer nicht einwandfrei arbeitenden Steuereinheit 11, 12, 13. Die nicht einwandfrei arbeitende Steuereinheit 11, 12, 13 wird nach ihrer Identifikation beispielsweise zeitweise deaktiviert oder neu gestartet.

[0035] Exemplarisch zeigt Figur 2 ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung. Beispielsweise wird das Ladekabel 8 mit einem nicht dargestellten dargestellten Fahrzeug verbunden und an das Steckelement 4 der Vorrichtung angesetzt. Die Steuereinrichtung 7 erkennt das Vorhandensein des Ladekabels 8. In Vorbereitung des Ladevorgangs wird aus dem Ladekabel 8 eine widerstandskodierte Stromkennung übertragen. Die Stromkennung gibt an, mit welchem Ladestrom I_max,LK das Ladekabel 8 maximal betrieben werden kann.

[0036] Die korrekte Dekodierung der Stromkennung und die Prüfung der Stromkennung auf Plausibilität sind von besonderer Bedeutung, da ein zu hoher Ladestrom I_max,LK das Ladekabel 8 irreparabel schädigen und zu sicherheitskritischen Fehler führen kann, während ein zu geringer Ladestrom I_max,LK die Ladedauer unnötig verlängert. Die Dekodierung der Stromkennung wird als Sicherheitsroutine behandelt und erfolgt in der Steuereinrichtung 7 sowohl in der dem Steckelement 4 zugeordneten dezentralen Steuereinheit 12 als auch in der zentralen Steuereinheit 11. Eine dekodierten Stromkennungen der zentralen Steuereinheit I_max,LK,1 und der dezentralen Steuereinheit I_max,LK,2 werden verglichen.

[0037] Stimmen die ermittelten dekodierten Stromkennungen I_max,LK,1, I_max,LK,2 überein, wird die Vorrichtung normal weiter betrieben. Ein Sollladestrom I_soll wird festgelegt, indem der ladekabelseitig zulässige Ladestrom I_max,LK mit dem vorrichtungsseitig maximal zulässigen Ladestrom I_max,Ls und dem versorgungsleitungsseitig maximal Ladestrom I_max,Netz verglichen wird und der Minimalwert der zulässigen Ladeströme I_max,LK, I_max,Ls, I_max,Netz als Sollladestrom I_soll festgelegt wird.

[0038] Sofern die dekodierten Stromkennungen I_max,LK,1 und I_max,LK,2 voneinander abweichen, werden Prüfroutinen durchgeführt zur Identifikation der nicht korrekt arbeitetenden Steuereinheit 11, 12, 13. Beispielsweise kann - nachdem die dezentrale Steuereinheit 12 als nicht korrekt arbeitend identifiziert ist - die dezentrale Steuereinheit 12 von der zentralen Steuereinheit 11 neu gestartet.

[0039] Der Sollladestrom I_soll wird von der Steuereinrichtung 7 mit dem durch die dem Steckelement 4 zugeordnete Messeinheit 20 ermittelt. Weichen der Sollladestrom I_soll und der Istladestrom I_ist voneinander ab, gleicht die Steuereinrichtung 7 den Istladestrom I_ist an den Sollladestrom I_soll an.

[0040] Als Fahrzeuge im Sinne der Erfindung gelten alle Automobile (PKW, LKW, Wohnmobile, Zweiräder usw.), Schienenfahrzeug (insbesondere Lokomotiven), Wasserfahrzeuge (Schiffe), Luftfahrzeuge sowie Anhänger (Wohnanhänger), mobile Verkaufsstände usw.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Bereitstellung von elektrischer Energie für elektrisch betreibbare Fahrzeuge mit mindestens einem Steckelement (4, 5), wobei das mindestens eine Steckelement (4, 5) leitend mit einer ortsfesten Versorgungsleitung (1) verbunden ist und über ein Gegensteckelement mit einem Energiespeicher des Fahrzeugs verbindbar ist, mit mindestens einer Schalteinrichtung (6) zum individuellen Ein- und Ausschalten des mindestens einen Steckelements (4, 5) und mit einer Steuereinrichtung (7), welche datentechnisch mit dem mindestens einen Steckelement und mit der Schalteinrichtung (6) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (7) eine zentrale Steuereinheit (11) und eine zu der Anzahl der Steckelemente (4, 5) korrespondierende Anzahl von dezentralen Steuereinheiten (12, 13) aufweist, wobei jedem Steckelement (4, 5) eine dezentrale Steuereinheit (12, 13) zugeordnet ist und wobei die zentrale Steuereinheit (11) mit allen dezentralen Steuereinheiten (12, 13) datentechnisch verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rechenmodul (14) der zentralen Steuereinheit (11) und Rechenmodule (15, 16) der dezentralen Steuereinheiten (12, 13) derart ausgestaltet sind, dass gleichartige Programmroutinen zum Betrieb der Vorrichtung auf dem Rechenmodul (14) der zentralen Steuereinheit (11) und/oder auf wenigstens einem Rechenmodul (15, 16) einer dezentralen Steuereinheiten (12, 13) ausführbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Steuereinheit (11) einen Sicherheitsdatenspeicher (17) aufweist, der derart ausgebildet ist, dass in dem Sicherheitsdatenspeicher (17) Ergebnisdaten von Programmroutinen abgelegt werden, die von der dezentralen Steuereinheit (12, 13) ausgeführt worden sind, und/oder dass wenigstens eine dezentrale Steuereinheit (12, 13) einen Sicherheitsdatenspeicher (18, 19) aufweist, der derart ausgelegt ist, dass in dem Sicherheitsdatenspeicher (18, 19) Ergebnisdaten von Programmroutinen abgelegt werden, die von der zentralen Steuereinheit (11) ausgeführt worden sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Steuereinheit (11) datentechnisch mit einer zu der Anzahl an Steckelementen (4, 5) korrespondierenden Anzahl an Messeinheiten (20, 21) zum individuellen Messen eines jedem Steckelement (4, 5) zugeführten Ladestroms (I_ist) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheiten (20, 21) als Strommesseinheiten und/oder als Leistungsmesseinheiten ausgebildet sind.

6. Verfahren zum Betrieb einer elektrische Energie für elektrisch betreibbare Fahrzeuge bereitstellenden Vorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichent, dass

- zunächst entweder ein versorgungsleitungsseitig maximal zulässiger Ladestrom (I_max,Netz) und ein vorrichtungsseitig maximal zulässiger Ladestrom (I_max,Ls) oder - sofern die Vorrichtung über ein externes Ladekabel elektrisch und/oder mechanisch mit dem Fahrzeug verbunden wird - ein versorgungsleitungsseitig maximal zulässiger Ladestrom (I_max,Netz), ein vorrichtungsseitig maximal zulässiger Ladestrom (I_max,Ls) und ein ladekabelseitig maximal zulässige Ladestrom (I_max,LK) verglichen werden und

- dann ein Sollladestrom (I_Soll) vorgegeben wird, der kleiner oder gleich einem Minimum der verglichenen Ladeströme (I_max,LK, I_max,Ls, I_mxm,Netz) ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollladestrom (I_Soll) und/oder der versorgungsleitungsseitig maximal zulässige Ladestrom (I_max,Netz) und/oder der vorrichtungsseitig maximal zulässige Ladestrom (I_max,Ls) und/oder der ladekabelseitig maximal zulässige Ladestrom (I_max,LK) von einer ersten Steuereinheit (11, 12, 13) und von einer zweiten Steuereinheit (11, 12, 13) der Vorrichtung separat bestimmt und/oder miteinander verglichen und/oder separat abgespeichert werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

- in dem Ladekabel kodiert gespeicherte Kenndaten werden in der ersten Steuereinheit (11, 12, 13) und in der zweiten Steuereinheit (11, 12, 13) dekodiert;

- die dekodierten Daten der ersten Steuereinheit (11, 12, 13) und der zweiten Steuereinheit (11, 12, 13) werden miteinander verglichen.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Kenndaten Informationen über den ladekabelseitig maximal zulässigen Ladestrom (I_max,LK) widerstandskodiert ermittelt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der ersten Steuereinheit (11, 12, 13) über eine Messeinheit (20, 21) ermittelter Istladestrom (I_ist) mit dem Sollladestrom (I_soll) verglichen wird, und dass bei einer unzulässigen Abweichung von Istladestrom (I_ist) und Sollladestrom (I_soll) eine Anpassung des Istladestroms (I_ist) an den Sollladestrom (I_soll) veranlasst und/oder der Ladevorgang unterbrochen wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine einwandfreie Funktion der ersten Steuereinheit (11, 12, 13) und eine einwandfreie Funktion der zweiten Steuereinheit mittels Prüfroutine geprüft werden und dass eine nicht einwandfrei arbeitende Steuereinheit (11, 12, 13) deaktiviert oder resettet oder neu gestartet wird.

Zeichnung